|
Меню
|
|
Предварительная оценка запасов подземных вод месторождения "Ростань" (г. Борисоглебск)
Водоносный нижнефаменский
карбонатно-терригенный
комплекс (D3fm1).
Залегает
под целевым комплексом на глубине 152-168м. Представлен переслаиванием
небольших прослоев известняков с аргиллитоподобными глинами. Прослой глин,
залегающий в кровле нижнефаменской толщи изолирует, этот водоносный комплекс от
вышележащего. Характеризуется низкой водообильностью и удовлетворительным качеством
воды. В пределах месторождения “Ростань” он не изучался, будет опробован на
второй очереди работ разведочной скважиной № 62р. При этом будет изучена
взаимосвязь девонских комплексов и изменение химизма подземных вод в разрезе.
VI.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ
ОЦЕНКА ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
4.1
Краткие сведения о месторождении подземных вод “Ростань”
На
территории Борисоглебского района в период с 1964 по 1983 гг. проводились
различные гидрогеологические изыскания источников водоснабжения и была выполнена
групповая гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка масштаба 1:200
000. По результатам съемочных работ к востоку от г.Борисоглебска была
откартирована неогеновая палеодолина, простирающаяся в субмеридиональном
направлении и дана подробная характеристика всех водоносных горизонтов. При
этом девонские горизонты были охарактеризованы как бесперспективные для
хозпитьевого водоснабжения вследствие низкой водообильности и высокой
минерализации воды.
Для
водоснабжения г.Борисоглебска и мелких населенных пунктов используются только
четвертичные, неогеновые и меловые водоносные горизонты. Они и рассматривались
как целевые при проведении Воронежской ГГЭ в 1987-1990 гг. поисков и
предварительной разведки дополнительных источников водоснабжения г. Борисоглебска.
По результатам разведочных работ был выделен перспективный участок “Ростань”,
расположенный в 15 км от водопотребителя, в пределах которого оценены
эксплуатационные запасы подземных вод уваровско-тамбовского горизонта (по
легенде 1978 г. – ламкинский подгоризонт – N12lm). Эксплуатационные запасы подземных вод
уваровско-тамбовского горизонта составили 44 тыс. м3/сут, в том
числе категории A+B - 6 тыс. м3/сут,
C1 - 38 тыс. м3/сут.
Девонские водоносные горизонты при этом детально не изучались. Лишь на
последнем этапе предварительной разведки, при сооружении гидрогеологических
кустов на целевой уваровско-тамбовский горизонт, было пробурено две разведочные
скважины №№ 42р, 43р на нижележащий средне-верхнефаменский комплекс. Скважины
были пробурены с целью оценки качества подземных вод девонских комплексов и
возможности подтягивания минерализованных вод девона к водозабору. Результаты
опробования средне-верхнефаменского водоносного комплекса показали его высокую
водообильность в пределах переуглубленной части неогеновой палеодолины и тесную
гидравлическую связь с вышезалегающим водоносным уваровско-тамбовским
горизонтом. При этом минерализация вскрытых девонских вод не превысила 0,5 г/дм3.
Учитывая
полученные результаты по водообильности девонских отложений, при составлении
проекта на детальную разведку месторождения “Ростань”, кроме работ по переводу
запасов из категории C1 в
категории A+B, были предусмотрены
работы по изучению средне-верхнефаменского горизонта. Эти работы
предусматривали оценку изменения химического состава и фильтрационных свойств
верхнедевонских известняков за пределами неогенового разреза. В процессе
выполнения ТОО “Воронежгидросервис” по договору с ОКС администрации Борисоглебска бурения 5 разведочных скважин №№
45-49 вкрест развития неогеновой палеодолины была подтверждена перспективность
девонских отложений как источника централизованного хозпитьевого водоснабжения.
Из-за прекращения финансирования проведение детальной разведки было остановлено
и объем выполненных работ ограничился бурением и опробованием пяти
вышеупомянутых скважин.
В соответствии с
«Программой геологоразведочных работ на территории Воронежской области на 1999
г.», ГГП «Воронежгеология» в марте 1999 г. приступило к составлению ПСД на
детальную разведку месторождения «Ростань». По предложению ГГП
«Воронежгеология» проведение работ на участко «Ростань» было разбито на два
этапа: на первом этапе изучается средне-верхнефаменский комплекс, на втором -
уваровско-тамбовский комплекс (см. рис. 2).
Первый этап работ
разбит на 2 очереди: I очередь - оценка прогнозных запасов
водоносного средне-верхнефаменского терригенно-карбонатного комплекса , II
очередь - оценка эксплуатационных запасов этого комплекса. При получении положительных результатов по
работам первой очереди, при отрицательных - работы второго этапа.
К настоящему
времени выполнены работы I очереди первого этапа, начаты работы второй
очереди (2005 год), которые замедлились вследствие
недостатка финансирования.
4.2
Схема размещения скважин
Рис. 2
Как следует из схемы (на рис.2), проектный водозабор
состоит из 14 скважин, располагающихся на расстоянии 300-400 м друг от друга.
Общая протяженность ряда скважин проектируется в пределах 5 км с севера на юг
(почти в меридианальном направлении). Суммарный дебит скважин составит порядка
44000 м3/сут.
4.3
Характеристика качества подземных вод
По
химическому составу воды средне-верхнефаменского водоносного горизонта в
пределах переуглубленной части палеодолины гидрокарбонатные магниево-кальциевые
с минерализацией 0,4-0,5 г/дм3. По качеству воды и в бортовых, и в
центральной частях палеодолины отвечают требованиям СанПиНа. Наиболее новая
информация о химическом составе вод представлена в анализах на основе проб
скважины 56 р.э. (таблицы 1 и 2).
|
Таблица №1. Результаты полного химического
анализа воды из скважины 56 р.э.
|
Формула химического состава
|
|
Карбонат-ион
|
<0.6
|
Гидрокарбонат-ион
|
323.0
|
Нитриты
|
<0.003
|
Нитраты
|
<0.1
|
Сульфаты
|
34.0
|
Хлориды
|
9.0
|
Железо
|
0.2
|
Магний
|
16.0
|
Кальций
|
75.0
|
Аммимак
|
<0.05
|
Калий
|
2.0
|
Натрий
|
19.0
|
Сухой остаток (вычисл.)
|
323.0
|
Общая минерализация
|
484.0
|
Кремниевая кислота
|
6.20
|
Окисляемость пермангантная
|
0.08
|
Жесткость некарбонатная
|
|
Жесткость карбонатная
(мг-экв/дм3)
|
5.06
|
Жесткость общая (мг-экв/дм3)
|
5.06
|
Водородный показатель
|
7.31
|
Цветность, градус
|
10.0
|
Мутность
|
5.9
|
Вкус и привкус, балл
|
|
Запах, балл
|
1.0 земл.
|
Глубина залегания
водоносного горизонта
|
до
|
160,3
|
от
|
131,8
|
Индекс водоносного
горизонта
|
D3fm2-3
|
№ скважины
|
56 р.э.
|
№ п/п
|
1
|
|
Таблица №2. Результаты определения
микрокомпонентов в пробах воды из скважины 56 р.э.
|
Полифосфаты
|
<0,01
|
Фенолы
|
<0,0005
|
Нефтепродукты
|
<0,02
|
Cпав
|
<0,015
|
Cd
|
<0,0008
|
Hg
|
<0,0003
|
Co
|
<0,025
|
Ni
|
<0,005
|
Ba
|
<0,05
|
B
|
<0,05
|
Cr
|
<0,01
|
Br
|
<0,005
|
I
|
<0,02
|
Pb
|
<0,003
|
Mo
|
<0,0003
|
F
|
0,31
|
Cu
|
0,02
|
Mn
|
0,11
|
Zn
|
0,01
|
Al
|
<0.02
|
Глубина залегания
водоносного горизонта
|
до
|
160,3
|
от
|
131,8
|
Индекс водоносного
горизонта
|
D3fm2-3
|
№ скважины
|
56 р.э.
|
№ п/п
|
1
|
4.4
Схематизация гидрогеологических условий района
Участок «Ростань»
расположен на водоразделе р.р.Хопер и Ворона, являющихся естественными
дренами. Предыдущими исследованиями установлена тесная взаимосвязь между всеми
гидрогеологическими подразделениями, развитыми в районе работ и единство
режимообразующих факторов. Формирование эксплуатационных режимов
средне-верхнефаменского водоносного комплекса будет происходить преимущественно
за счет перетока из вышележащего уваровско-тамбовского горизонта, который в
свою очередь, взаимосвязан с белогорским и четвертичными горизонтами и
комплексами. Разгрузка последних осуществляется в долины рек.
В связи с
вышеизложенным, внешние границы модели на западе, юге и востоке ограничены
естественными дренами - нижнее течение р.Ворона - р.Хопер - которые в модели
реализованы как граничные условия III рода (H/Q связанные функциональной зависимостью) (рис. 3).
Рис. 3
Северная граница модели
была удалена за пределы возможной области развития депрессионной воронки в
питающем уваровско-тамбовском горизонте и реализована граничные условия II рода (Q=const=0).
Разработка модели
осуществлялась на планшете масштаба 1:50000. Площадь моделирования была разбита
на блоки имеющие размеры от 350м • 350м до 1850м •1500м.
Минимальные размеры
блоков модели приурочены к району проектируемого водозабора
и обусловлены
необходимостью реализации в модели проектных эксплуатационных скважин.
Максимальные размеры блоков - к краевым частям модели (в связи с этим здесь
отмечаются отклонения модельного и фактического положения русел моделируемых
поверхностных водотоков). Всего было задано 37 блоков по оси J (строки) и
35 блоков по оси I (столбцы). Общее
количество блоков расчетной модели составило 1295. Общая площадь моделирования
составила 41,2x30,9 км=1273км2.
Фильтрационные свойства
гидрогеологических подразделений развитых в районе изучены в незначительном
объеме и приурочены в основном к первым от поверхности горизонтам и к краевым
частям модели. В связи с этим выделение зон с различными коэффициентами
фильтрации выполнено на основе общегеологических условий развития тех или
иных отложений с учетом имеющихся результатов определения Кф по
одиночным и кустовым откачкам.
При разработке математической модели в
разрезе было выделено 4-е основных водоносных комплекса:
- в первый
комплекс включены все водоносные и водоупорные отложения
четвертичного, неогенового и мелового возрастов, залегающие выше аптекою
водоупора;
второй комплекс модели
представлен глинами аптского возраста;
- третий комплекс
представлен валанжинскими песчано-глинистыми отложениями; четвертый комплекс
модели - известняками вернедевонского возраста.
С целью реализации в
модели ламкинского водоупора, в составе первого комплекса
выделено три слоя. Таким
образом, в вертикальном разрезе моделируемой территории
выделено - 6 слоев:
1 слой (Q + N2bg) состоящий из гидравлически взаимосвязанных между
собой и поверхностными водотоками гидрогеологических подразделений:
- современный
аллювиальный горизонт;
- верхнечетвертичный
аллювиальный горизонт; - нижнечетвертичный (южно-воронежский) аллювиальный
горизонт; - белогорский терригенный горизонт.
Данный слой развит по
всей моделируемой территории. Плановая неоднородность фильтрационных свойств
первого слоя отражена в выделении 5 зон с коэффициентами фильтрации от 1 до 30
м/сут. Максимальные значения Кф приурочены к верхнечетвертичным
аллювиальным отложениям, минимальные - к области развития южно-воронежского
горизонта.
2 слой (N1lm) представлен глинами тамбовского возраста имеющими
повсеместное распространение в центральной части модели. В пределах развития
данного водоупора выделено две зоны с Кф - 0,1 и 0,5м/сут, которые
отражают фациальную изменчивость отложений. Минимальное значение Кф приурочено
к центральной части области развития тамбовских глин, максимальное - к южной и
северной частям, где глины залегают в виде маломощных прослоев в толще песков.
3 слой (n1+k1а)
включает в себя водоносные уваровско-тамбовский терригенный горизонт. Плановая
фациальная неоднородность отложений реализована в выделении 5-ти зон с Кф
от 5 до 40м/сут. Максимальные Кф приурочены к области развития
переуглубленной части неогеновой палеодолины. По мере уменьшения мощности
неогеновых отложений и, соответственно, увеличения мощности отложений апта
альба, уменьшался и Кф. Первые три слоя модели объединены в единый
комплекс и имеют общий статический уровень.
4 слой модели (K1a) представлен
водоупорными глинами аптского возраста, распространенными практически
по всей области моделирования, за исключением переуглубленной части
неогеновой палеодолины (m=0м). По всей области развития аптского водоупора задан Кф
= 0,01 м/сут.
5 слой модели ( K1v) представлен
песчано-глинистыми отложениями валанжинского яруса. Данный слой развит на всей
площади моделирования, минимальная мощность его отмечается в пределах
переуглубленной части неогеновой палеодолины. В плане было выделено 4 зоны с
коэффициентами фильтрации от 15 до 0,5м/сут. Максимальное значение КФ=15м/сут
приурочено к участку разведки «Махровский». Минимальное значение приурочено к
восточной части территории, к области погружения кровли девонских известняков,
где происходит увеличение мощности валанжинских глин.
6 слой модели (D3) - представлен известняками целевого
средне-верхнефаменского водоносного комплекса и развит по всей области
моделирования. Вскрытая мощность отложений достигает 30м, однако результаты
резистивиметрии показали, что мощность зоны наиболее активной трещиноватости не
превышает 15 м и приурочена она к верхней части разреза. В связи с этим,
мощность шестого слоя модели по всей территории была задана равной 15 м.
Плановая фильтрационная неоднородность этого слоя была реализована в
отношении нескольких зон с
коэффициентами фильтрации от 0,1 до 75м/сут. Максимальные значения приурочены
к переуглубленной части палеодолины.
4.5
Расчет эксплуатационных запасов месторождения подземных вод “Ростань”
Учитывая
сложные геолого-гидрогеологические условия участка работ, в ФГУП
«Воронежгеология» прогнозная оценка эксплуатационных запасов месторождения
“Ростань” была подсчитана методами математического моделирования. При
разработке математической модели в разрезе выделялось четыре основных
водоносных горизонта, причем с целью реализации ламкинского водоупора, в
составе первого комплекса было выделено три слоя. Таким образом, в вертикальном
разрезе моделируемой территории выделено 6 слоев.
Проведённые
расчёты подтвердили возможность отбора 44000м3/сут воды на участке
«Ростань» из средне-верхнефаменского терригенно-карбонатного комплекса верхнего
девона. Максимальное расчетное понижение по намечаемому к эксплуатации
комплексу составляет 25,4м, по питающему - 23,7м (при допустимом
понижении для питающего пласта - 42,9м). Ущерб поверхностному стоку p.p. Хопёр и Ворона не превысит 1,5% от
минимального меженного их расхода Разработанная геофильтрационная модель района
работ обладает достаточно большим запасом прочности, так как при решении
прогнозных задач задано низкое значение гравитационной водоотдачи для первого
модельного комплекса и не учитывается приток подземных вод поступающий с
северо-восточной границы района.
В
силу сложности характера вычислений с использованием специализированных
программных средств, автору данной курсовой работы не было возможности проверить
точность результатов. Был выбран косвенный метод прогнозной оценки
эксплуатационных запасов месторождения: путем пересчетов на основе более
простой модели работы водозабора, абстрагируясь от тесной связи с
уваровско-тамбовским водоносным комплексом, наличия напора в
средне-верхнефаменском водоносном горизонте, а также различного дебита каждой
из 14-ти скважин проектного водозабора. Во внимание принимались только
основные гидродинамические параметры.
Расчетные данные:
H = 30
м (мощность безнапорного пласта);
K = 75
м/сут (коэффициент фильтрации);
Т = 957 м2/сут (коэффициент
водопроводности);
ay = 1,8*104 м2/сут (коэффициент уровнепроводности);
n = 14
скважин (количество скважин в ряду);
2σ = 461 м (ср. расстояние между скважинами);
длина линейного ряда = 5950 м.
Допустимое понижение Sдоп=15 м.
Расчет
производится по формуле:
, где:
Qсум. – суммарный расход всех взаимодействующих
скважин водозабора м3/сут.
Q0 – дебит наиболее нагруженной скважины,
работающей в центре водозабора, для которой определяется понижение уровня, м3/сут.
Q1 …. Qn – дебиты скважин, вызывающих срезки,
расположенных на расстоянии r1 …. Rn
Rn – приведенный радиус водозабора, определенный по формуле Rn=1,5, где t –
расчетный срок эксплуатации водозабора = 10000 сут.
Qсум принимаем равным 44000 м3/сут (заявленная
потребность), тогда Q1 … Q2
== 3143 м3/сут.
r0 = 0,2 м (скв. №7 – 56 р.э.);
r1 = 337,5 м (скв. №8 – проектная);
r2 = 675 м (скв. №9 – проектная);
r3 = 1012,5 м (скв. №10 –проектная);
r4 = 1350 м (скв. №11 – 55 р.э.);
r5 = 2130 м (скв. №12 – проектная);
r6 = 2910 м (скв. № 13 – проектная);
r7 = 3700 м (скв. № 14 – 51 р.э.);
r8 = 375 м (скв. № 6 – проектная);
r9 = 750 м (скв. №5 - проектная);
r10 = 1125 м (скв. № 4 – проектная);
r11 = 1500 м (скв. №3 – 57 р.э.);
r12 = 1875 м (скв. №2 –проектная);
r13 = 2250 м (скв. №1 – проектная).
Тогда:
= 30 – 16 =14 м.
Таким образом, было получено понижение, не
превышающее допустимого.
Заключение
В
результате произведенных исследований было установлено:
- По
качественным характеристикам воды средне-верхнефаменского водоносного
комплекса удовлетворяют требованиям СаНПиН.
- Количественные
характеристики данного комплекса изучались с использованием схемы будущего
водозабора из 14-ти скважин с совокупным дебитом 44000 м3/сут
двумя методами: моделированием в программном комплексе MCG (создан в МГУ, кафедра гидрогеологии) и относительно простым
схематичным методом оценки расчета водозаборных сооружений в однородном
неограниченном пласте при постоянном дебите скважин. В первом случае,
максимальное понижение составило 23 м при допустимых 42, во втором – 14 м
при допустимых 15-ти.
Учитывая
несовершенство любой математической модели вследствие невозможности учесть все
факторы, определяющие гидродинамику, задача подтверждения одних расчетов
другими изначально не ставилась. Целью расчетов было показать, что
максимальное понижение центральной скважины водозабора в обоих случаях окажется
меньше допустимого, то есть водозабор с его экономико-технологическими
характеристиками сможет без проблем функционировать заданное расчетами время
(10000 суток). А, следовательно:
- задача
хозпитьевого водоснабжения г. Борисоглебска с потребностью 52000 м3/сут
может быть решена в соответствии с планом за счет использования ресурсов
месторождения «Ростань» (44000 м3/сут). Оставшиеся потребности
могут быть удовлетворены водами неогеновых и четвертичных водоносных
комплексов городского водозабора «Чигорак».
ЛИТЕРАТУРА
А. Опубликованная:
1. Боревский Б.В., Дробноход
Н.И., Язвин Л.С. “Оценка запасов подземных вод”, Киев, Выща школа, 1989 г. –
407 с.
2. Климентов П.П., Кононов В.М.
“Методика гидрогеологических исследований”, Москва, Высшая школа, 1989 г. – 448
с.
3. Мироненко В.А. “Динамика
подземных вод”, Москва, Недра, 1983 г. – 357 с.
4. Плотников Н.И. “Поиски и
разведка пресных подземных вод”, Москва, Недра, 1985 г. – 370 с.
5. Жернов И.Е. “Динамика
подземных вод”, Киев, Вища школа, 1982 г. – 324 с.
Б. Фондовая:
6. Заключение о результатах
работ первой очереди I этапа по объекту «Изыскание
дополнительных источников водоснабжения г. Борисоглебска Воронежской области на
участке «Ростань»», г. Воронеж, 2001 г.
ГРАФИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ:
- Гидрогеологическая
карта масштаба 1:50000, совмещенная с картой фактического материала;
- Гидрогеологические
разрезы по линиям I-I, II-II;
- График колебания
дебита и динамического уровня в скважине 56 р.э. и др. данные по скважине;
- Иллюстрированное
приложение работ на участке месторождения “Ростань”;
- Моделирование
работы проектного водозабора, использующего ресурсы
средне-верхнефаменского водоносного комплекса;
- Геологическая карта
района работ масштаба 1:200000 с разрезом.
Страницы: 1, 2, 3
|
|